電子發(fā)燒友網(wǎng)最新前沿技術(shù)精彩賞析（三）

電子發(fā)燒友網(wǎng)訊：一個優(yōu)秀的技術(shù)工程師不可能只是沉浸于一個狹小的技術(shù)領(lǐng)域中閉門造車，足夠優(yōu)秀的工程師總是能在工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用發(fā)散思維整合各種最新科技或前沿技術(shù)，打開創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計(jì)之門，為通往優(yōu)秀工程師之路上積聚點(diǎn)滴技術(shù)精華而添磚加瓦。為供電子發(fā)燒友網(wǎng)工程師讀者參考之需，電子發(fā)燒友網(wǎng)整合了令人拍案叫絕的《電子發(fā)燒友網(wǎng)最新前沿技術(shù)精彩賞析》系列絕對新科技文章，本文為第三期，后期還將陸續(xù)推出其他相關(guān)系列，敬請留意。

一、“量子漂浮”技術(shù)使漂浮移動車輛可望實(shí)現(xiàn)

據(jù)國外媒體報(bào)道，一直以來，人們都認(rèn)為只有像美國胡迪尼那樣偉大魔術(shù)師才會能夠操縱漂浮術(shù)，而現(xiàn)在，來自以色列特拉維夫大學(xué)的一個研究小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過使用名叫“量子漂浮”的技術(shù)，可以使物體漂浮在半空中。該研究小組認(rèn)為，這項(xiàng)突破性技術(shù)的發(fā)現(xiàn)，可以讓科學(xué)家有望制造出可漂浮移動的車輛來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃?xì)庑蜋C(jī)動車。

通過使用名叫“量子漂浮”的技術(shù)，可以使物體漂浮在半空中

該研究小組進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)演示來證明他們的發(fā)現(xiàn)?？茖W(xué)家使用了單片的藍(lán)寶石晶片（正如英國凱特王妃佩戴的藍(lán)寶石戒指那樣的材質(zhì)），然后在該晶片外罩上一層薄薄的被稱作釔鋇銅氧的物質(zhì)。釔鋇銅氧是著名的高溫超導(dǎo)體，屬于第二類超導(dǎo)體。它是首個超導(dǎo)溫度在77K以上的材料，也就是說它的轉(zhuǎn)變溫度高于液氮的沸點(diǎn)，用相對便宜的液氮就可以冷卻，而之前發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)體都必須用液氦或液氫冷卻。近期，釔鋇銅氧在科技中心聯(lián)盟的年會上奪得各種矚目。如圖一所示，使用液氮冷卻外有釔鋇銅氧的藍(lán)寶石晶片之后，晶片表面釋放出冷霧，使得整個實(shí)驗(yàn)看起來十分令人激動。

釔鋇銅氧這樣的高溫超導(dǎo)體在實(shí)際應(yīng)用中可用作核磁共振成像、磁懸浮設(shè)施

像釔鋇銅氧這樣的高溫超導(dǎo)體在實(shí)際應(yīng)用中可用作核磁共振成像、磁懸浮設(shè)施。但迫于釔鋇銅氧單晶有很高的臨界電流密度，至于多晶則很低（保持超導(dǎo)態(tài)時僅能通過很小的電流），并且這種材料很脆，以傳統(tǒng)方法制成線狀并不能很好地保留其超導(dǎo)性質(zhì)。但是釔鋇銅氧可以抑制腐蝕、黏合聚合物、成核，制備有機(jī)超導(dǎo)體，絕緣體以及超導(dǎo)體隧道結(jié)。和其他超導(dǎo)體一樣，釔鋇銅氧在轉(zhuǎn)變溫度會發(fā)生邁斯納效應(yīng)。低于一定溫度時，釔鋇銅氧變?yōu)榭勾判?，?nèi)部磁通量為零，磁力線無法進(jìn)入超導(dǎo)體，超導(dǎo)體排斥體內(nèi)的磁場，因此這時超導(dǎo)體表面的任何磁鐵都會懸浮起來。這就為上述實(shí)驗(yàn)提供了可能。

此番實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主要是基于超導(dǎo)體和磁鐵之間的具有的關(guān)系，即兩者之間所帶的電子相互排斥，在接觸的瞬間就會使兩者排斥開對方。由于在試驗(yàn)中使用的覆蓋有釔鋇銅氧的藍(lán)寶石晶片非常之薄，磁鐵的電磁波可以瞬間穿透晶片上較為薄弱的點(diǎn)，即晶片上的磁通管。物質(zhì)中的磁通管具有這樣的性質(zhì)：當(dāng)外加磁場強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，材料被磁通管占據(jù)的比例也隨之增加，直到所有的磁通管都完全重疊，材料的超導(dǎo)性便完全消失。而位于超導(dǎo)體材料內(nèi)部的磁通管還可以使材料漂浮，旋轉(zhuǎn)，甚至在半空中移動，這樣的懸空移動完全就像魔術(shù)師們的專利。

此番實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主要是基于超導(dǎo)體和磁鐵之間的具有的關(guān)系

雖然這種科技仍處于起步階段，人們已經(jīng)開始展望該如何利用這樣的技術(shù)造福人類，或許未來就會出現(xiàn)漂浮的汽車，載著人們實(shí)現(xiàn)像魔術(shù)師一樣懸空漂浮的夢想。

二、新型能量采集技術(shù)可從空氣中收集環(huán)境能源

美國喬治亞理工學(xué)院（Georgia Institute of Technology）的研究人員開發(fā)出一種能量采集技術(shù)，能擷取廣播電視發(fā)射器或是手機(jī)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)輸出的能量；透過這種從我們周遭空氣中搜尋可 用環(huán)境能源（ambient energy）的技術(shù)，可望為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、微處理器或是通訊芯片提供一種新的供電來源。

“在我們周遭有大量的電磁能 源（electromagnetic energy），但迄今尚未有人能夠開采這些能量，”主持該研究案的喬治亞理工學(xué)院電子與電腦工程系教授Manos Tentzeris表示，“我們使用了一種超寬頻（ultra-wideband）天線，以利用來自不同頻段的各種訊號，也借此大大提高了能量收集能力。”

Tentzeris 的研究團(tuán)隊(duì)用噴墨印刷（inkjet printers）技術(shù)將傳感器、天線與能量搜尋電路整合在紙張或是軟性聚合物上，所產(chǎn)出的自供電無線傳感器能提供在國防、工業(yè)領(lǐng)域的化學(xué)、生物或溫度、 壓力傳感應(yīng)用，以及制造業(yè)、零售業(yè)使用的RFID標(biāo)簽，也可做為通訊、電力使用情況等方面的監(jiān)測應(yīng)用。

通訊設(shè)備會在許多不同頻段發(fā)射能量，喬治亞理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)的能量采集裝置能擷取這類能量，并將交流電（AC）轉(zhuǎn)換為直流電（DC）儲存至電容或是電池中；該種技術(shù)能立即利用來自FM廣播到雷達(dá)頻率范圍內(nèi)，約100MHz至15GHz或更高的能量。

研究人員在電視廣播頻段所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)采集到數(shù)百微瓦（microwatts）的電力。若采用支持多頻段的采集裝置，預(yù)期可收集到至少1毫瓦（milliwatt）的電力，足以驅(qū)動許多小型電子元件，例如傳感器與微處理器。

喬治亞理工學(xué)院電子與電腦工程系教授Manos Tentzeris手持以噴墨印刷技術(shù)印在紙上的能量采集傳感器（左）與超寬頻螺旋天線（spiral antenna）

藉由結(jié)合此種能量采集技術(shù)與超級電容（supercapacitor）、循環(huán)運(yùn)作機(jī)制（cycled operation），喬治亞理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)預(yù)期未來可驅(qū)動電力需求量50毫瓦以上的元件；這種方法是將能量儲存在類似電池的超級電容中，當(dāng)電量累積到所需的一定程度就可以使用。

研究人員已經(jīng)成功地將擷取自半公里遠(yuǎn)的電視發(fā)射臺電磁能量，驅(qū)動了一顆溫度傳感器，目前正在準(zhǔn)備用該種技術(shù)驗(yàn)證驅(qū)動微控制器。

Tentzeris 表示，可利用不同電磁頻段的能量，將提升能量采集裝置的可靠性，因?yàn)槿绻硞€頻段因?yàn)槭褂脿顩r而暫時無法收集到能量，還是可以從其他頻段取得。該裝置還能 與其他發(fā)電技術(shù)一起使用，例如搭配太陽能發(fā)電裝置，在白天以日光為系統(tǒng)的電池充電，但到了晚上，太陽能無法供電時，該能量采集裝置就可繼續(xù)為系統(tǒng)的電池充 電，避免電力消耗。

這種能量采集技術(shù)也可做為某種形式的系統(tǒng)備援；如果系統(tǒng)所配備的太陽能裝置或是電池暫時故障，就可透過該能量采集技術(shù)來維持系統(tǒng)的基本功能。

喬治亞理工學(xué)院是以標(biāo)準(zhǔn)的噴墨印刷制程來制作所需電路，不過Tentzeris補(bǔ)充指出，他們的墨水采用了結(jié)合銀納米粒子與其他納米粒子的“獨(dú)家配方”。其技術(shù)不僅能印刷出RF元件與電路，也能制作出以碳納米管等納米材料為基礎(chǔ)的創(chuàng)新傳感元件。

三、 雙曲超材料使得太陽能電池效率有望達(dá)到99％

普通黑色油漆可吸收約85％的光照。所以，使得一些東西看起來是黑色，僅僅意味著能確保它至少吸收這么多。

現(xiàn)在，美國普渡大學(xué)（Purdue University）的埃烏杰尼?納里馬諾夫（Evgenii Narimanov）和幾個同事研究發(fā)現(xiàn)，他們可以做的更好，使用的一種材料，稱為雙曲超材料（metamaterial），可以吸收大多類型的光，并絆在它的結(jié)構(gòu)內(nèi)。

這些研究人員創(chuàng)造了一種雙曲超材料，他們在氧化鋁膜上培育銀納米線，制成一種平整的的吸光板。這可吸收80％的照射光。

這種材料相當(dāng)黑，但隨后他們有了一個想法。把這種板表面弄粗糙，任何光線只要受到反射，就會被吸收，進(jìn)入具有高峰和低谷的表面。實(shí)際上，光子是被“吸”進(jìn)材料中，研究人員說。結(jié)果產(chǎn)生的一種材料，能吸收高達(dá)99％的照射光線。

由于這明顯優(yōu)于普通的黑色烤漆，因此，納里馬諾夫和同事說，他們的材料比黑色更暗。

這個想法有很多潛在的用途，其中最重要的是提高太陽能電池的效率。

這種具有褶皺的曲光材料，傾向于使光線散射在介質(zhì)中，形成很低的反射系數(shù)，最終形成黑暗的外觀，屬于雙曲色散（hyperbolic dispersion）的光譜范圍。這種現(xiàn)象非常重要，實(shí)驗(yàn)證明存在于陣列狀的銀納米線中，是在氧化鋁上培育的，這種現(xiàn)象源自具有寬頻奇異性的致密光子狀 態(tài)。這就為各種應(yīng)用鋪平了道路，應(yīng)用范圍包括竊聽技術(shù)、高效太陽能電池和光電探測器等。來源：普渡大學(xué)

四、 澳洲大學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：壓電材料可將壓力轉(zhuǎn)換成電力

澳洲皇家墨爾本理工大學(xué)（RMIT University）最近發(fā)表了一項(xiàng)技術(shù)突破，讓自我供電（self-powering）便攜式電子產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)又邁進(jìn)一步。該校研究人員首度將壓電薄膜 （piezoelectric thin films）轉(zhuǎn)換機(jī)械壓力為電力的功能特征化，論文已經(jīng)刊登在知名材料科學(xué)期刊《Advanced Functional Materials》。

該論文共同作者M(jìn)adhu Bhaskaran表示，其研究成果是壓電材料可將壓力轉(zhuǎn)換成電力的潛能，以及芯片制造技術(shù)、薄膜技術(shù)的結(jié)晶，“壓電技術(shù)裝置能嵌入到跑鞋中為手機(jī)充電，或是讓筆記本電腦在使用者打字的過程中獲得電力，甚至將人體的血壓轉(zhuǎn)換為心臟起搏器的電源，基本上能創(chuàng)造一種永久性的電池?！?/p>

他進(jìn)一步指出：“利用壓電納米材料來采集能源的概念已經(jīng)被證實(shí)，但實(shí)現(xiàn)該架構(gòu)的過程會很復(fù)雜，而且不太適用于大量生產(chǎn)。我們的研究則是集中在薄膜涂層（coatings ），因?yàn)槲覀兿嘈胚@是唯一有可能實(shí)現(xiàn)將壓電技術(shù)與現(xiàn)有電子技術(shù)整合的方案?！?/p>

《Advanced Functional Materials》內(nèi)刊登的壓電發(fā)電

這項(xiàng)研究由澳洲研發(fā)委員會（Australian Research Council）贊助，該機(jī)構(gòu)對納米尺度壓電薄膜的發(fā)電能力進(jìn)行了評估，首度精確地量測出其電壓與電流等級，以及可產(chǎn)生之電量。Bhaskaran是與同所大學(xué)的Sharath Sriram共同進(jìn)行這項(xiàng)研究。

“人們對替代能源解決方案需求殷切，我們也需要更省電的方式驅(qū)動微芯片，”Bhaskaran表示，“接下來的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是將壓電材料所產(chǎn)生的電力放大，讓該技術(shù)能夠整合到低成本、小型化的系統(tǒng)架構(gòu)中?！?br />

五、MIT研發(fā)出在水中長出亞微觀線路的方法

美國麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員開發(fā)出在水中長出亞微觀（submicroscopic）線路的方法，可望催生以液體工藝（liquid-based process）生產(chǎn)完整電子元件的技術(shù)。

這種水熱合成（hydrothermal synthesis）方法，基本上是采用一種注射器，將溶液經(jīng)由直徑僅十分之一毫米（millimeter wide）的毛細(xì)管推出，因此不需要用到任何昂貴的半導(dǎo)體工藝或設(shè)備。研究團(tuán)隊(duì)以微流體通道（microfluidic channel）中的氧化鋅納米線，制作出LED陣列。該系統(tǒng)能精確地控制納米線的長寬比（aspect ratio），生產(chǎn)出包括平板（flat plate）或是長、細(xì)線型態(tài)的各種東西。

根 據(jù)已經(jīng)刊登在7月10日出版之《Nature Materials》期刊的MIT論文共同作者Brian Chow表示：“人們已經(jīng)通過其他方式展現(xiàn)對線路型態(tài)的良好控制，特別是在較高的溫度或是有機(jī)溶劑（organic solvents）工藝環(huán)境下，而能在水中或是低溫的工藝環(huán)境下做到一樣的效果，是頗具吸引力的?！痹摷夹g(shù)將可簡化采用軟性聚合物或塑膠的元件制造。

MIT的研究團(tuán)隊(duì)也期望可利用這種方法來制作可置入人腦的微小元件，提供高解析度、長距離感應(yīng)以及刺激（stimulation）等功能。而據(jù)了解，這項(xiàng)橫跨物理、納米材料與應(yīng)用化學(xué)等學(xué)科的研究案，是三個研究所好朋友針對更好的電子元件制造方法的討論結(jié)果。

這 三個好朋友除了Chow之外，還有Manu Prakash與論文的主要作者Jaebum Joo。Jo現(xiàn)在是Dow Chemical的資深研究員。他們談到目前電子元件制造方法缺乏效率，芯片需要先被制造出來、然后封裝，最后進(jìn)行測試。他們意識到，生產(chǎn)微流體元件，封 裝會是最后的程序，而測試則是在制造過程中持續(xù)進(jìn)行的步驟。

六、 德國研究所用LED照明光實(shí)現(xiàn)寬頻數(shù)據(jù)流傳輸

德國研究機(jī)構(gòu)Fraunhofer Heinrich Hertz研究所計(jì)劃利用其可見光通訊（Visible Light Communication，VLC）技術(shù)，發(fā)表一項(xiàng)創(chuàng)新的寬頻傳輸解決方案；據(jù)了解，只要利用現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)LED照明，寬頻數(shù)據(jù)流就能在可見光中傳輸?shù)诫娔X或是其他具通訊功能的終端設(shè)備中。

這種寬頻傳輸技術(shù)的速度為100Mbps，研究人員在實(shí)驗(yàn)室中曾經(jīng)達(dá)到800Mbps的速度；由于所使用的是省電的LED技術(shù)，因此很適合應(yīng)用于寬頻視頻流的傳播，以及雙向通訊──包括互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與視頻會議等。

研究人員也表示，這種光學(xué)無線技術(shù)能布署在沒有WLAN網(wǎng)路的場所，例如醫(yī)院或是生產(chǎn)線；基本上可應(yīng)用于有使用LED技術(shù)的任何地方。采用可見光通訊技術(shù)的另一個優(yōu)勢，是讓數(shù)據(jù)傳輸與讀取只能在可見光錐形區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。

以上可見光通訊技術(shù)是由Fraunhofer Heinrich Hertz研究所與西門子（Siemens）、法國電信（France Telecom） Orange實(shí)驗(yàn)室合作，在歐盟OMEGA專案下所進(jìn)行的研發(fā)。

七、美科學(xué)家研制可粘在皮膚上的超薄柔性電子電路

據(jù)英國《獨(dú)立報(bào)》報(bào)道，美國科學(xué)家研制出一種超薄柔性電子電路，可以像臨時刺青一樣粘在皮膚上，并且能夠像常規(guī)裝置一樣監(jiān)視心率。隨著這一沒有重量且不引人注意的無線裝置的發(fā)明，研制可藏在袖子下的電腦或者手機(jī)有望在不久后成為現(xiàn)實(shí)。

這塊電子皮膚裝有一個電子裝置陣列，可用于監(jiān)視重要體征

科學(xué)家表示，這種電子電路幾乎不可見，具備傳統(tǒng)電子裝置的功能同時不需要線路或者大量電量。它的發(fā)明標(biāo)志著消費(fèi)型電子設(shè)備進(jìn)入一個新時代。這項(xiàng) 技術(shù)能夠在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，例如醫(yī)療診斷和秘密軍事行動。這種“表皮電子系統(tǒng)”依靠具有高度柔性的電子電路，構(gòu)成蛇一般的導(dǎo)電電路，可以在不影響性能的 情況下彎曲和伸展。超薄電子電路的尺寸與一張郵票相當(dāng)，厚度不及人的一根頭發(fā)，可利用天然靜電力粘在皮膚上，無需使用膠水。

美國科學(xué)家研制出一種超薄柔性電子電路，可以像臨時刺青一樣粘在皮膚上

這種電子電路幾乎不可見，具備傳統(tǒng)電子裝置的功能同時不需要線路或者大量電量

研究小組領(lǐng)導(dǎo)人、美國伊利諾斯州大學(xué)厄巴納-香檳分校的托德-科勒曼教授表示：“我們認(rèn)為這項(xiàng)成就是研制可佩戴電子設(shè)備方面取得的一項(xiàng)重大進(jìn)步，能夠幫助研制幾乎不會被佩戴者注意到的裝置。這項(xiàng)技術(shù)能夠讓你以一種非常自然的方式與物理世界和網(wǎng)絡(luò)世界連接在一起。”

粘在皮膚上的電子電路可用于監(jiān)視佩戴者的心率和肌肉運(yùn)動，就像傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)監(jiān)視器一樣。由于沒有重量并且?guī)缀醪粫蝗税l(fā)現(xiàn)，這種裝置顯然優(yōu)于傳統(tǒng)裝 置，讓佩戴者獲得更多益處?？茖W(xué)家表示研制探測喉部周圍活動的電路似乎也可成為一種可能，以進(jìn)行無線信息傳輸。這種電路可作為記錄佩戴者講話的一種方式， 哪怕他們發(fā)出不可辨別的聲音。

測試結(jié)果顯示這種系統(tǒng)可用于控制聲音激活的電腦游戲。科學(xué)家建議利用這項(xiàng)技術(shù)研制粘在皮膚上的語音盒電路，在環(huán)境危險導(dǎo)致無法使用對講機(jī)時隱蔽 警方行動。伊利諾斯州埃文斯通西北大學(xué)工程學(xué)教授黃永剛（Yonggang Huang，音譯）說：“電子學(xué)與生物學(xué)的融合才是關(guān)鍵。所有已經(jīng)確立地位的電子裝置均十分堅(jiān)硬，生物學(xué)裝置則柔軟而富有彈性。是兩個不同的世界。這是一 種能夠真正將它們?nèi)诤显谝黄鸬姆绞健！?/p>

工程師已經(jīng)研制出測試用電路，安裝在薄薄的橡膠基片上，基片粘附在皮膚上。這種電路裝有傳感器、發(fā)光二極管、晶體管、射頻電容、無線天線、導(dǎo)電 線圈和太陽能電池。研究論文主執(zhí)筆人、伊利諾斯州大學(xué)厄巴納-香檳分校工程學(xué)教授約翰-羅杰斯說：“我們將包里的所有部件裝上這個平臺，而后加入一些新想 法，用于驗(yàn)證我們能夠讓它發(fā)揮作用?！毖芯空撐目窃凇犊茖W(xué)》雜志上。

八、 匈牙利本科生解決“隱形衣”的關(guān)鍵技術(shù)難題

據(jù)國外媒體報(bào)道，英國圣安德魯斯大學(xué)一名來自匈牙利的本科生近日解決“隱形衣”研制過程中的一個關(guān)鍵技術(shù)難題。研究人員在所謂“隱形衣”上增加了一種光學(xué)設(shè)備，這種光學(xué)設(shè)備不僅僅本身可以實(shí)現(xiàn)隱形，而且還能夠令光線減速。

據(jù)介紹，這種光學(xué)設(shè)備被稱為“隱形球”，它可以令所有接近隱形衣的光線變緩。這就意味著，被隱形物體周圍的光線不一定要被加速。通常，有限隱形 的隱形衣必須要讓周圍的光線加速才能夠?qū)崿F(xiàn)在可見光譜的特定區(qū)域內(nèi)隱形。新發(fā)明將可能保證隱形衣穿戴者在顏色不斷變換的背景中到處走動而不現(xiàn)身。

最新研究成果發(fā)表于德國物理學(xué)會物理研究所《新物理學(xué)雜志》之上，該研究成果作者為參加英國圣安德魯斯大學(xué)夏季學(xué)校的一名來自匈牙利的本科生簡諾斯-佩澤爾，他是在烏爾夫-萊昂哈特教授指導(dǎo)下完成這項(xiàng)研究的。佩澤爾認(rèn)為，這種隱形球未來應(yīng)用潛力巨大。

設(shè)計(jì)隱形衣的通常做法是在希望被隱形的物體周圍使用某些特殊材料來實(shí)現(xiàn)令光線彎曲的目的。光線被彎曲后，就無法抵達(dá)該物體，在觀測者眼睛看來該 物體就不存在。然而，光線必須要加速到一定速度才能夠有效，這也就限制了隱形衣必須在有限的光譜范圍內(nèi)才能夠工作。如果一個人只準(zhǔn)備站著靜止不動，這種隱 形衣效果是比較理想的。但是，當(dāng)他開始移動時，場景開始變形，隱形衣下的人就被暴露出來。如果利用一種所謂的隱形球能夠讓所有光線減速，而不必要將光線加 速到如此高的速度，那么隱形衣就可以在光譜的所有范圍內(nèi)工作。

佩澤爾介紹說，“我在萊昂哈特教授指導(dǎo)下，開始對超光速傳播問題進(jìn)行研究。有了想法后，我努力鉆研了8個月，終于克服了其中的技術(shù)障礙，并驗(yàn)證了可行性。”

德國物理學(xué)會物理研究所一位發(fā)言人表示，“這一最新成果將讓未來研制出實(shí)用的隱形衣成為一種可能，它解決了其他先進(jìn)正努力克服的光速難題。更令人難忘的是，這一重要研究成果竟然是由一；名年僅22歲的本科生完成的?！?br />

九、 香港科技大學(xué)首證愛因斯坦理論，任何光子都不能超越光速極限

據(jù)香港文匯報(bào)報(bào)道，愛因斯坦被譽(yù)為現(xiàn)代物理學(xué)之父，他其中一個著名理論，就是沒有任何物質(zhì)的運(yùn)動可以超越光速。圍繞有關(guān)基礎(chǔ)，學(xué)界多年來于科研上更取得不少進(jìn)展。今年，香港科技大學(xué)物理學(xué)系助理教授杜勝望及其團(tuán)隊(duì)，更就有關(guān)理論取得重大實(shí)驗(yàn)突破。

他們透過電磁誘導(dǎo)透明技術(shù)，將單一光子（Photon）中的光前驅(qū)波分離，并首次證明任何光子都不能超越光速極限，確切證實(shí)愛因斯坦的理論。是次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也基本推翻透過光子作時間穿梭的理論假設(shè)，未來要制作任何時光機(jī)，亦只能另辟蹊徑。

光速每秒近30萬公里，即可環(huán)繞地球7個圈，根據(jù)愛因斯坦理論，那一直被視為極限速度。約十多年前科學(xué)家一度發(fā)現(xiàn)，由一大群光子組成的光脈沖，能出現(xiàn)超光速“視覺效應(yīng)”，雖然那未足否定愛因斯坦理論，但亦令不少人科學(xué)家寄望，嘗試以單光子超越光速并傳遞信息及時間穿梭的可能性。

為探索有關(guān)問題，科大杜勝望與其隊(duì)伍花了3年時間研究，終在今年得出成果，于上月出版的《物理評論快報(bào)》發(fā)表作焦點(diǎn)介紹。在實(shí)驗(yàn)中研究人員先產(chǎn)生一對單光子，并控制其形狀，引導(dǎo)其中一個光子通過一團(tuán)激光冷卻的銣原子，利用電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)，成功將光前驅(qū)波（Optical precursor）從單光子中“拆開”。

實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，光前驅(qū)波就是單光子速度最快的“前驅(qū)”部分，而光速移動則是其極限，也就是說，單光子根本無法超越光速，為其速度寫下結(jié)論。是次實(shí)驗(yàn)首次為愛因斯坦相關(guān)理論提供充分證據(jù)，也說明在物理現(xiàn)象中，結(jié)果不能先于原因出現(xiàn)。

杜勝望指，若從應(yīng)用層面看，研究結(jié)果主要有兩個意義：一是證明了單光子不能超越光速，從而減低其它實(shí)驗(yàn)走錯方向的機(jī)會，例如時間穿梭的研究，將不可能透過光子來實(shí)現(xiàn)；二是為未來信息傳輸加密帶來新啟示，即如通訊只透過單光子進(jìn)行，過程中只要一有干擾或接觸，就會立刻被發(fā)現(xiàn)。

08年加入科大的杜勝望又表示，由于單光子的研究不易控制，現(xiàn)時世界上專家并不多，他們的研究可說是“走在世界最前”，未來也面對極大挑戰(zhàn)。雖然有關(guān)實(shí)驗(yàn)大部分儀器均是自行組件，但3年亦已耗資達(dá)300萬元，資金分別來自科大及捐贈，但去年起亦開始獲研資局撥款，繼續(xù)研究單光子特性。

科大物理學(xué)系助理教授杜勝望團(tuán)隊(duì)，首次透過實(shí)驗(yàn)證實(shí)單一光子不能超越光速極限。

十、 9納米?。。?！---MIT實(shí)現(xiàn)9納米工藝電子束光刻技術(shù)

麻省理工學(xué)院 （MIT）的研究人員表示，已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)，可望提升在芯片上寫入圖案的高速電子束光刻解析度，甚至可達(dá)9nm，遠(yuǎn)小于原先所預(yù)期的尺寸。

MIT表示，電子束光刻工具的最小特征尺寸已證實(shí)可以解決25nm的制程跨越問題。這項(xiàng)研究結(jié)果將發(fā)表在Microelectronic Engineering中，可望讓電子束光刻回歸到未來半導(dǎo)體制造的光刻技術(shù)的討論范疇之中。

多年來，超紫外光光刻（EUV）一直被視為是接替光學(xué)光刻的領(lǐng)先技術(shù)。將EUV導(dǎo)入量產(chǎn)的時程已經(jīng)往后推移了許多次，目前預(yù)計(jì)領(lǐng)先的IC制造商將在2012和2013年將該技術(shù)導(dǎo)入22nm半間距節(jié)點(diǎn)之中。

然而，EUV仍然遭遇極大挑戰(zhàn)，包括需要足夠的光源，以及缺乏能保護(hù)掩膜使其不受污染的EUV保護(hù)膜（EUV pellicle）。

研究人員一直在尋求電子束光刻技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，因?yàn)樗恢北灰暈榫邆淇沙狡渌夹g(shù)的固有解析度優(yōu)勢。直寫式電子束光刻也相當(dāng)具有吸引力，因?yàn)樗四壳靶酒圃熘袠O其昂貴的一個部份──掩膜。

然而，該技術(shù)仍有著頑強(qiáng)的吞吐量問題──與其他技術(shù)相比，其電子束寫入時間非常緩慢。電子束工具可用于掩膜寫入，但許多人認(rèn)為，對于量產(chǎn)的半導(dǎo)體光刻技術(shù)而言，該技術(shù)永遠(yuǎn)不夠快。目前，有幾家公司和研究機(jī)構(gòu)正在開發(fā)針對直寫式光刻和其他特殊應(yīng)用的電子束工具。

在電子束光刻領(lǐng)域，MIT表示，電子束會一行一行地掃描整個芯片光刻膠的表面，而目前的光光刻則是讓光線通過掩膜照射，一次沖擊整個芯片表面。

MIT的研究人員──RLE研究生Vitor Manfrinato、電子工程暨電腦科學(xué)副教授Karl Berggren、電子工程系教授Henry Smith和幾位研究生表示，他們采用了兩個技巧來改善高速電子束光刻技術(shù)的解析度。首先是使用較薄的光刻膠層，以將電子散射降至最小。其次是使用包含普通食鹽的溶液來“開發(fā)”光刻膠，硬化區(qū)域可接收到稍多的電子，其他區(qū)域則接受得略少一些。

MIT的網(wǎng)頁引述荷蘭Delft University of Technology物理系教授暨直寫式光刻系統(tǒng)開發(fā)商Mapper NV聯(lián)合創(chuàng)始人Pieter Kruit的看法，他懷疑制造商會采用與MIT研究人員在實(shí)驗(yàn)中使用的相同光刻膠。盡管研究人員的目標(biāo)是找到一種可應(yīng)對更小電子劑量的光刻膠，但 Kruit表示，他們的方案實(shí)際上還“有點(diǎn)過于敏感”。

“不過，這是需要稍微修改光刻膠的問題，而這也是光刻膠供應(yīng)商致力開發(fā)的部份?！盞ruit說。